用于以激光和等离子体蚀刻的基板切割的遮罩残留物移除的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案的交互参照
[0002] 此申请案主张在2012年8月27日提出的发明名称为"MASK RESIDUE REMOVAL FOR SUBSTRATE DICING BY LASER AND PLASMA ETCH"的美国临时专利申请案第61/693, 673 号， 及在 2013 年 3 月 15 日提出的发明名称为"MASK RESIDUE REMOVAL FOR SUBSTRATE DICING BY LASER AND PLASMA ETCH"的美国临时专利申请案第61/790, 910号的优先权权益，该等 美国临时专利申请案的整体内容为所有目的在此以全文形式并入。
技术领域
[0003] 本发明的实施例关于半导体处理的领域，且特别关于用于切割基板（各基板上具 有集成电路（IC))的遮蔽方法。
【背景技术】
[0004] 在半导体基板处理中，在典型由硅或其它半导体材料组成的基板（亦被称作晶 圆）上形成集成电路（1C)。通常，利用半导体、导电或绝缘的不同材料薄膜层来形成1C。可 使用各种熟知工艺来掺杂、沉积并蚀刻这些材料，以在相同的基板上同步形成数个平行的 1C，如存储器器件、逻辑器件、光伏器件等。
[0005] 在器件形成工艺之后，将基板安置在支撑构件（如跨越膜框架而展开的黏着膜） 上，并"切割（dice)"基板以将个别的元件或"晶粒（die)"彼此分离，以进行封装等工艺。 目前，最普及的两种切割技术为划线（scribing)和锯切（sawing)。就划线而言，沿着预形 成的划割线越过基板表面移动钻石尖头划线器。在诸如以滚轴施加压力之后，基板便可沿 着划割线分开。就锯切而言，钻石尖头锯沿着切割道（street)切割基板。就薄基板单分 (singulation)而言，诸如50至150微米（μ m)厚的主体娃单分，习用的方式仅能产生不良 的工艺品质。自薄基板单分晶粒时可能会面对的某些挑战可包括：在不同层之间形成微裂 或分层、切削无机介电层、保持严格的切口宽度（kerf width)控制或精确的剥蚀深度控制。
[0006] 尽管也考虑等离子体切割，用于图案化光阻的标准微影操作可能使实施成本过 高。可能阻碍实施等离子体切割的另一局限为，在沿切割道切割中常遭遇的金属（如，铜） 的等离子体处理可能造成生产问题或产量限制。最后，等离子体切割工艺的遮蔽也可能有 问题，例如取决于基板的厚度及顶表面的表面形貌、等离子体蚀刻的选择性及存在于基板 的顶表面上的材料等的问题。就此而言，一旦进行完晶粒单分后，可能在移除所选择的遮蔽 材料时遇到问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的一或多个实施例指向切割包含数个集成电路（IC)的基板的方法。在一 个实施例中，该方法涉及在基板上形成遮罩覆盖并保护1C。该方法涉及以激光划线工艺图 案化遮罩，以提供具有间隙的经图案化遮罩，暴露IC之间的基板的区域。该方法涉及透过 经图案化遮罩中的间隙等离子体蚀刻基板，以单分（singulate) 1C。该方法进一步涉及移除 遮罩，并将经切割基板的表面上的金属凸块或衬垫暴露于无机酸溶液。
[0008] 在一个实施例中，用于切割具有数个IC的基板的系统包括激光划线模块，用以图 案化遮罩并暴露IC之间的基板的区域，所述IC包括金属凸块或衬垫。该系统包括等离子 体蚀刻模块，实体耦接激光划线模块，以等离子体蚀刻基板而单分1C。该系统包括湿式清洁 站，耦接等离子体蚀刻模块，湿式清洁站经配置以移除遮罩并对暴露的金属凸块或衬垫进 行无机酸清洗。该系统进一步包括机器人转移腔室，用以将经激光划线基板自激光划线模 块转移至等离子体蚀刻模块，并自等离子体蚀刻模块转移至湿式清洁站。
【附图说明】
[0009] 本发明的实施例以示例而非限制的方式绘示于附图的各图中，其中：
[0010] 图1为绘示根据本发明的实施例，混合式激光剥蚀-等离子体蚀刻单分方法的流 程图；
[0011] 图2A绘示根据本发明的实施例，对应图1所绘示的切割方法的操作102的包括数 个IC的半导体基板的剖面图；
[0012] 图2B绘示根据本发明的实施例，对应图1所绘示的切割方法的操作103的包括数 个IC的半导体基板的剖面图；
[0013] 图2C绘示根据本发明的实施例，对应图1所绘示的切割方法的操作105的包括数 个IC的半导体基板的剖面图；及
[0014] 图2D绘示根据本发明的实施例，对应图1所绘示的切割方法的操作107的包括数 个IC的半导体基板的剖面图；
[0015] 图3A绘示根据本发明的实施例，施加于顶表面的水溶性遮罩及包括数个IC的基 板的次表面薄膜的剖面图；
[0016] 图3B绘示根据本发明的实施例，施加于顶表面的多层遮罩及包括数个IC的基板 的次表面薄膜的剖面图；
[0017] 图4绘示根据本发明的实施例的整合式切割系统的平面概要视图；以及
[0018] 图5绘示根据本发明的实施例的示例计算机系统的方块图，该计算机系统控制本 文所述的遮蔽、激光划线、等离子体切割等方法中的一或多个操作的自动化执行。
【具体实施方式】
[0019] 兹描述分割基板的方法，各基板上具有数个1C。在以下的描述中，为了描述本发明 的示范实施例，提出了诸多特定细节，诸如飞秒激光划线及深硅等离子体蚀刻条件。然而， 对于本领域技术人员而言明显的是，可在没有该些特定细节时实施本发明的实施例。在其 它实例中，未详细描述已知的方面，如IC制造、基板打薄、卷黏（taping)等，以避免对本发 明的实施例造成不必要的混淆。在本说明书中提及"一实施例（an embodiment)"时意指 参照该实施例所述的特定的特征、结构、材料或特性被包含在本发明的至少一个实施例中。 因此，在本说明书的各处中出现词语"在一实施例中"时，并不必然参照到本发明的相同实 施例。进一步，可在一或多个实施例中以任何适当的方式结合特定的特征、结构、材料或特 性。并且，应理解到图式中所显示的多个示范实施例仅为了说明而呈现，并不一定依照比例 绘制。
[0020] 术语"耦接（coupled) "与"连接（connected) "和其衍生词可在本文中用来描述 组件间的结构关系。应理解该等术语彼此非同义词。更确切而言，在特定实施例中，"连接" 可用以指示两个或两个以上元件彼此为直接实体接触或电气接触。"耦接"可用以指示两个 或两个以上元件彼此为直接或间接（二者间有其他插入元件）实体或电气接触，及/或可 用以指示两个或两个以上元件为互相合作或相互作用（例如，呈因果关系）。
[0021] 本文使用的术语"之上（over) "、"之下（under) "、"之间（between) "与"上（on) " 是意指一个材料层相对于其它材料层的相对位置。因此，例如，设置在另一层之上或之下的 一个层可以直接地接触其它层或可以具有一或多个中间层。再者，设置在两个层之间的一 个层可以直接地接触该两个层或可以具有一或多个中间层。相对地，位在第二层"上"的第 一层意指第一层接触第二层。此外，一个层相对于其它层的相对位置是在假设操作是相对 于基板来执行下所提供，而不需考量基板的绝对方位。
[0022] 一般而言，混合式基板或涉及初始激光划线及后续等离子体蚀刻的基板切割工艺 与用于晶粒单分的遮罩一起实施。可使用激光划线工艺来干净地移除未图案化（即，披覆 (blanket))遮罩层、钝化层及次表面薄膜器件层。接着可随着基板的暴露或部份剥蚀而终 止激光蚀刻工艺。接着可利用混合式切割工艺的等离子体蚀刻部分来蚀刻穿过基板的主 体，例如穿过主体单晶硅，以进行晶片的单分或切割。
[0023] 根据本发明的一实施例，飞秒激光划线与等离子体蚀刻的结合可用来将半导体基 板切割成个别的或单分的1C。在一个实施例中，若不完全是的话，飞秒激光划线为基本上 不平衡的工艺